5G移动通信系统

第一代移动通信系统（1G）
第1代移动通信系统（1G）是模拟式通 信系统，模拟式是代表在无线传输采用模拟 式的FM调制，将介于300Hz到3400Hz的语 音转换到高频的载波频率MHz上。 一部大哥大在当时的售价为21000元， 除了手机价格昂贵之外，手机网络资费的价 格也让普通老百姓难以消费。当时的入网费 高达6000元，而每分钟通话的资费也有0.5 元。 不过由于模拟通信系统有着很多缺陷， 经常出现串号、盗号等现象，给运营商和用 户带来了不少烦恼。于是在1999年A网和B 网被正式关闭。
4G新分配频谱和5G（6G以上的高频谱）的分配将会以TDD技术为主
TD-LTE生态系统已成熟
在政府的大力支持下、产业链各环节企业的共同推动下，TD-LTE 4G快速 成熟，已开始大规模商用
系统供应商（10家） 终端芯片（>85家） 测试仪表（36家）
运营商(>60家）
TD-LTE与FDD LTE 同步、同平台发展
TD-LTE手机于2014 年初实现规模商用，且 已推出五模千元智能机
TD-LTE基本与FDD LTE同步、同平台融 合发展
TD-LTE处于商用初 期阶段，全球共39个 商用网络
当前全球TD-LTE网络蓬勃发展
26个国家部署39张TD-LTE商用网络 18张LTE FDD/TDD融合网络 48张TD-LTE商用网络计划/正在部署 >60万TD-LTE基站
1998年，
•
黄宏、宋 丹丹小品 《回家》
2G：数字语音
• 20世纪90年代 • 相对于1G的改进：模拟->数字
– 语音信号数字化处理压缩带来 容量上收益 – 对语音和控制信号进行加密增 强安全性 – 催生了诸如短信等新业务展开 第二代移动通信系统（2G）
从1G跨入2G的分水岭则是从模拟调制进 入到数字调制，相比于第1代移动通信，第二 代移动通信具备高度的保密性，系统的容量也 在增加，同时能够提高多种业务服务。从这一 代开始手机也可以上网了。第一款支持WAP 的GSM手机是诺基亚7110，它的出现标志着 手机上网时代的开始，而那个时代GSM的网 速仅有9.6KB/s。 数字网有以下优点： 1.频谱利用率高，有利于提高系统容量； 2.提供多种业务服务，提高通信系统通用性； 3.抗噪声、抗干扰、抗多径衰落能力强； 4.能实现更有效、灵活的网络管理和控制； 5.便于实现通信的安全保密； 6.可降低设备成本。
• 特点
– 能够同时传送声音及数据信息， 速率一般在几百kbps以上 – 实现实时视频、高速多媒体和移 动Internet访问业务 – 扩大高质量话音业务容量
3G—代表制式
• ITU开始目标之一是开发一种可以全球通用的无线通讯系统，但是实际最 终的结果是出现了多种不同的制式 • W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) – 以GSM为主，加入GPRS的分组交换实体技术，能够兼容GSM系统的所 有业务 • CDMA2000 – 采用MC-CDMA（多载波CDMA）多址访问技术，不仅可以使用原有 CDMA系统的各种接口，还可以使用新的接口标准。 • TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access ) – 集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA多种多址方式于一体，采用了一系列 高新技术（智能天线、联合检测、接力切换等） – 频谱利用率高、系统容量大、系统成本低且适合开展数据业务
• 因HSDPA上传速度不足（只有384Kbps）而开发 • 在一个5MHz载波上的传输速率可达10-15 Mbps，上 传速度达 5.76Mbps
4G
• 集3G与WLAN于一体，并能够快速传 输数据、高质量、音频、视频和图 像等 • IMT-Advanced
– 基于全IP分组交换网络 – 低速和静态传输速率达到1Gbps，高 速移动状态下达到100Mbps – 提供高品质的服务QoS，支持新一代 的多媒体传输 第四代移动通信系统（4G）
来源：GSMA
截止到2014年8月，全球已发展TD-LTE用户4200万 根据GSMA的预测，到2020年4G LTE的连接数将增至25亿，占总连接 数提升至28%，其中较大比例的连接数增长来自我国TD-LTE网络 TDD网络数在2012年仅占1%，在2014年将提升到18%
全球WiMAX网络加速向 TD-LTE转移
TDD频谱运营商开始普遍选择TD-LTE 主流WiMAX运营商明确演进到TD-LTE
WiMAX论坛已正式将TD-LTE-A列为演进方向
Wimax现有150个国家477个网络，2500万用户将升级到Wimax2.1，即TD-LTE
足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外， 4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆 盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明 显，4G有着不可比拟的优越性。 2013年12月4日，工业和信息化部向中国移动、 中国电信、中国联通正式发放了第四代移动通 信业务牌照（即4G牌照），中国移动、中国 电信、中国联通三家均获得TD-LTE牌照，此 举标志着中国电信产业正式进入了4G时代。
oppo A209,作者本人自 用2G手机。
• 主要技术
– 时分多址（TDMA）、码分多 址（CDMA）
• 特点
– 保密性强、频谱利用率高、提 供丰富的业务（比如，低速率 的数据业务）、标准化程度高、 可进行省内外漫游
2G
• 代表制式
– GSM（Global System for Mobile Communications）
• 基于GSM/GPRS网络的数据增强型移动通信技术 • 传输速度384kbps
3G：数字语音和数据
• IMT-2000（International Mobile Telecommunications-2000）
– Offer at least 144kbps (preferably 384kbps) for high-mobility users with wide-area coverage and 2 Mbps for low-mobility users with local convergence.
准4G（3.9G）
– LTE (Long Term Evolution)
• 2008年第四季度提出，2011年北美首次商用 • 基于旧有的GSM/EDGE和UMTS/HSPA网络技术，并使用调制技术提 升网络容量及速度 • 有能力提供300Mbit/s的下载速率和75 Mbit/s的上传速率 • 全IP基础网络结构
– 不再支持用于支撑GSM、UMTS和CDMA2000网络下语音传输的电路交换技 术，它只能进行全IP网络下的分组交换
• 分支
– LTE FDD （频分双工长期演进技术） – LTE TDD （时分双工长期演进技术），又称TD-LTE
– WiMAX（IEEE 802.16e）
4G技术标准
• LTE-Advanced
2009-2010年
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2007-2008年
2005-2006年
1998-2000年
IMT-2020
WiMAX
全球已分配大量的TDD频谱
120+
02
国家与地区参与分配
中国、美国、印度等全 球120多个国家与地区 已发放TDD频谱
TDD频谱资源
TDD频谱资源超600MHz， 但大多为高频段
600 MHz
4G包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式，是 集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、 高质量、音频、视频和图像等。4G能够以 100Mbps以上的速度下载（大约是 12.5MB/s~18.75MB/s的下行速度），比目前 的家用宽带ADSL（4兆）快20倍，并能够满
• 特点
– 不支持传统的电路交换的电话业务， 而是全互联网协议（IP）的通信 – 通信速度快、网络频谱宽、频率效 率高、高质量通话、费用便宜…
第三代移动通信系统（3G）
国际电信联盟（ITU）发布了官方第3代 移动通信（3G）标准IMT-2000（国际移动通 信2000标准）。3G存在四种标准制式，分别 是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA， WiMAX。在3G的众多标准之中，CDMA这 个字眼曝光率最高，CDMA（码分多址)是第 三代移动通信系统的技术基础。 中国在2009年的1月7日颁发了3张3G牌 照，分别是中国移动的TD-SCDMA，中国联 通的WCDMA和中国电信的WCDMA2000。
提纲
1G-4G介绍 移动互联发展趋势 5G简介 5G的关键技术 5G新型网络架构
1G：模拟语音
• • • 20世纪80年代初提出，完成于20世纪90 年代初 主要技术 – 模拟技术和频分多址(FDMA)技术 特点 – 2.4kbps传输速率 – 只提供区域性语音业务，容量有限、 制式太多、互不兼容、保密性差、 通话质量不高、不能提供数据业务； 设备成本高，质量大，体积大 代表制式 – AMPS（Advanced Mobile Phone System） • 贝尔实验室发明，1978年开发， 1982年全美部署 • TACS（Total Access Communications System ） • 我国1987年确定以TACS制式作 为我国模拟制式蜂窝移动电话 的标准
02
700M 100MHz 2.3G 100MHz 2.6G 190MHz 3.5G 4000MHz ……
运营商获取
全球人口覆盖率
100+
80%
覆盖全球80%，超 过50亿的人口
•100多家运营商已获取TDD频 谱许可证，其中超过50%是 3.5GHz频段 •随着WiMAX2.1和TD-LTE全面 融合，未来将会有更多的 WiMAX运营商参与进来
2G-3G过渡